#include"Sort.h"

void PrintArray(int* a, int n)
{
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");
}

void Swap(int* a, int* b)
{
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
}

void BubbleSort(int* a, int n)
{
	for (int j = 0; j < n - 1; j++)
	{
		for (int i = 0; i < n - 1 - j; i++)
		{
			if (a[i] > a[i + 1])
			{
				Swap(&a[i], &a[i + 1]);
			}
		}
	}
}

void InsertSort(int* a, int n)
{
	for (int i = 0; i < n - 1; i++)
	{
		int end = i;
		int temp = a[end + 1];
		while (end >= 0)
		{
			if (temp < a[end])
			{
				a[end + 1] = a[end];
				--end;
			}
			else
			{
				// temp > a[end] 不进行交换
				a[end + 1] = temp;
				break;
			}
		}
		// end < 0 是全部数据中最小的
		a[end + 1] = temp;
	}
}

void ShellSort(int* a, int n)
{
	int gap = n;
	while (gap > 1)
	{
		gap /= 2;
		for (int i = 0; i < n - gap; i++)
		{
			int end = i;
			int temp = a[end + gap];
			while (end >= 0)
			{
				if (temp < a[end])
				{
					a[end + gap] = a[end];
					end -= gap;
				}
				else
				{
					a[end + gap] = temp;
					break;
				}
			}
			a[end + gap] = temp;
		}
	}
}

void AdjustDown(int* a, int n, int parent)
{
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child < n)
	{
		if (child + 1 < n && a[child + 1] > a[child])
		{
			++child;
		}

		if (a[child] > a[parent])
		{
			Swap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = parent * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

void HeapSort(int* a, int n)
{
	// 直接建堆
	for (int i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
	{
		AdjustDown(a, n, i);
	}

	// 升序建大堆
	int end = n - 1;
	while(end > 0)
	{
		Swap(&a[0], &a[end]);
		AdjustDown(a, end, 0);
		--end;
	}
}

void SelectSort(int* a, int n)
{
	int begin = 0, end = n - 1;
	while (begin < end)
	{
		int min = begin, max = begin;
		for (int i = begin + 1; i <= end; i++)
		{
			if (a[i] < a[min])
			{
				min = i;
			}

			if (a[i] > a[max])
			{
				max = i;
			}
		}
		Swap(&a[begin], &a[min]);
		if (max == begin)
		{
			max = min;
		}
		Swap(&a[end], &a[max]);
		++begin;
		--end;
	}
	
}

// 三数取中

//int GetMidi(int* a, int left, int right)
//{
//	int mid = (left + right) / 2;
//	if (a[left] < a[mid])
//	{
//		if (a[mid] < a[right])
//		{
//			return mid;
//		}
//		else if (a[left] > a[right])
//		{
//			return left;
//		}
//		else
//		{
//			return right;
//		}
//	}
//	else // a[left] > a[mid]
//	{
//		if (a[mid] > a[right])
//		{
//			return mid;
//		}
//		else if (a[left] < a[right])
//		{
//			return left;
//		}
//		else
//		{
//			return right;
//		}
//	}
//}

// 1、递归：
// 递归快排法一：

//void QuickSort(int* a, int left, int right)
//{
//	if (left >= right)
//		return;
//
//	// 1、小区间优化 选择走插入，可以减少90%左右的递归
//	if (right - left + 1 < 10)
//	{
//		InsertSort(a + left, right - left + 1);
//	}
//	else
//	{
//		int begin = left, end = right;
//
//		//2、选随机数做key
//		int randi = rand() % (right - left + 1);
//		randi += left;
//		Swap(&a[left], &a[randi]);
//
//		// 2、三数取中
//		//int midi = GetMidi(a, left, right);
//		//Swap(&a[left], &a[midi]);
//
//		int keyi = left;
//
//		while (left < right)
//		{
//			while (left < right && a[right] >= a[keyi])
//			{
//				--right;
//			}
//
//			while (left < right && a[left] <= a[keyi])
//			{
//				++left;
//			}
//			Swap(&a[left], &a[right]);
//		}
//		Swap(&a[left], &a[keyi]);
//		keyi = left;
//
//		QuickSort(a, begin, keyi - 1);
//		QuickSort(a, keyi + 1, end);
//	}
//}

// 递归快排法二：指针法

//void QuickSort(int* a, int left, int right)
//{
//	if (left >= right)
//		return;
//
//	int keyi = left;
//	int prev = left;
//	int cur = left + 1;
//
//	while (cur <= right)
//	{
//		if (a[cur] < a[keyi])
//		{
//			++prev;
//			Swap(&a[prev], &a[cur]);
//			++cur;
//		}
//		else
//		{
//			++cur;
//		}
//	}
//	Swap(&a[keyi], &a[prev]);
//	keyi = prev;
//	// [left, keyi - 1] keyi [keyi + 1, right]
//	QuickSort(a, left, keyi - 1);
//	QuickSort(a, keyi + 1, right);
//}

#include"Stack.h"
// 2、非递归快排 ---- 使用栈来实现 --- 先放左，再放右
void QuickSort(int* a, int left, int right)
{
	ST st;
	STInit(&st);

	STPush(&st, right);
	STPush(&st, left);

	while (!STEmpty(&st))
	{
		int begin = STTop(&st);
		STPop(&st);

		int end = STTop(&st);
		STPop(&st);

		// 单趟
		int keyi = begin;
		int prev = begin;
		int cur = begin + 1;

		while (cur <= end)
		{
			if (a[cur] < a[keyi])
			{
				++prev;
				Swap(&a[prev], &a[cur]);
				++cur;
			}
			else
			{
				++cur;
			}
		}
		Swap(&a[keyi], &a[prev]);
		keyi = prev;

		// 非递归 用栈
		// [begin, keyi - 1] keyi [keyi + 1, end] 
		if (keyi + 1 < end)
		{
			STPush(&st, end);
			STPush(&st, keyi + 1);
		}

		if (begin < keyi - 1)
		{
			STPush(&st, keyi - 1);
			STPush(&st, begin);
		}
	}
	STDestroy(&st);
}


// 归并-递归
void _MergeSort(int* a, int begin, int end, int* tmp)
{
	if (begin == end)
		return;

	int mid = (begin + end) / 2;
	// [begin, mid] [mid+1, end]
	_MergeSort(a, begin, mid, tmp);
	_MergeSort(a, mid + 1, end, tmp);

	// 归并
	int begin1 = begin, end1 = mid;
	int begin2 = mid + 1, end2 = end;
	int i = begin;
	// 依次比较，取小的尾插tmp数组
	while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
	{
		if (a[begin1] <= a[begin2])
		{
			tmp[i++] = a[begin1++];
		}
		else
		{
			tmp[i++] = a[begin2++];
		}
	}

	while (begin1 <= end1)
	{
		tmp[i++] = a[begin1++];
	}

	while (begin2 <= end2)
	{
		tmp[i++] = a[begin2++];
	}

	memcpy(a + begin, tmp + begin, sizeof(int) * (end - begin + 1));
}

void MergeSort(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}

	_MergeSort(a, 0, n - 1, tmp);

	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

// 归并-非递归
void MergeSortNonR(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}

	int gap = 1;

	while (gap < n)
	{
		//printf("gap:%d->", gap);
		for (int j = 0; j < n; j += 2 * gap)
		{
			int begin1 = j, end1 = begin1 + gap - 1;
			int begin2 = begin1 + gap, end2 = begin2 + gap - 1;
			//printf("[%d,%d][%d,%d] ", begin1, end1, begin2, end2);

			// 越界的问题处理
			if (end1 >= n || begin2 >= n)
				break;

			if (end2 >= n)
				end2 = n - 1;

			int i = j;
			// 依次比较，取小的尾插tmp数组
			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
			{
				if (a[begin1] <= a[begin2])
				{
					tmp[i++] = a[begin1++];
				}
				else
				{
					tmp[i++] = a[begin2++];
				}
			}

			while (begin1 <= end1)
			{
				tmp[i++] = a[begin1++];
			}

			while (begin2 <= end2)
			{
				tmp[i++] = a[begin2++];
			}

			memcpy(a + j, tmp + j, sizeof(int) * (end2 - j + 1));
		}

		//printf("\n");

		gap *= 2;
	}

	free(tmp);
	tmp = NULL;
}


// 非比较排序
void CountSort(int* a, int n)
{
	int min = a[0], max = a[0];
	for (int i = 1; i < n; i++)
	{
		if (a[i] > max)
			max = a[i];

		if (a[i] < min)
			min = a[i];
	}

	int range = max - min + 1;
	int* count = (int*)malloc(sizeof(int) * range);
	if (count == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}

	memset(count, 0, sizeof(int) * range);

	// 统计次数
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		count[a[i] - min]++;
	}

	// 排序
	int j = 0;
	for (int i = 0; i < range; i++)
	{
		while (count[i]--)
		{
			a[j++] = i + min;
		}
	}
}